Введение

Лабораторный процесс
Генотипирование – это процесс определения различий в генетическом составе (генотипе) организма путем анализа последовательности его ДНК с использованием биологических методов и сравнения ее с последовательностью другого организма или эталонной последовательностью. Это позволяет выявить аллели, унаследованные организмом от родителей. Традиционно генотипирование подразумевает использование последовательностей ДНК для определения биологических популяций с помощью молекулярных инструментов. Как правило, оно не включает в себя определение генов организма.

Техника

Текущие методы генотипирования включают идентификацию полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (RFLPI) геномной ДНК, обнаружение случайных амплифицированных полиморфных фрагментов (RAPD) геномной ДНК, обнаружение полиморфизма амплифицированных фрагментов (AFLPD), полимеразную цепную реакцию (ПЦР), секвенирование ДНК, аллель-специфические олигонуклеотидные (ASO) зонды и гибридизацию с ДНК-микрочипами или бусинами. Генотипирование важно для изучения генов и вариантов генов, связанных с заболеваниями. В связи с текущими технологическими ограничениями, почти все генотипирование является частичным. То есть, определяется лишь небольшая часть генотипа индивидуума, например, с помощью (epi)GBS (генотипирование путем секвенирования) или RADseq. Новые технологии масштабного секвенирования обещают в будущем обеспечить генотипирование всего генома (или секвенирование всего генома).

Приложения

Генотипирование применимо к широкому спектру организмов, включая микроорганизмы. Например, генотипированию подвергаются вирусы и бактерии. Генотипирование в данном контексте может способствовать контролю распространения патогенов, позволяя прослеживать источник вспышек заболеваний. Эта область часто называется молекулярной эпидемиологией или судебно-медицинской микробиологией.

Генотипирование человека

Людей также можно генотипировать. Например, при определении отцовства или материнства ученым обычно требуется исследовать всего 10–20 геномных регионов (таких как однонуклеотидные полиморфизмы (СНП)), что составляет лишь малую часть человеческого генома. При генотипировании трансгенных организмов для определения генотипа может быть достаточно анализа одного геномного региона. Обычно для генотипирования трансгенной мыши достаточно одного ПЦР-анализа; мышь является предпочтительной млекопитающей моделью для значительной части современных медицинских исследований.

Этические проблемы

Этические вопросы генотипирования людей стали предметом обсуждения. Развитие технологий генотипирования сделает возможным скрининг больших популяций на предмет генетических заболеваний и предрасположенностей к болезням. Преимущества популяционного генотипирования оспариваются этическими проблемами, связанными с согласием и общей пользой от масштабного скрининга. Дискриминация может возникнуть на основе различных генетических маркеров, выявленных при генотипировании, например, спортивных преимуществ или недостатков в профессиональном спорте, или риска развития заболеваний в будущем. Это привело к разработке универсального генотипирования с целью понимания динамики распространения. Универсальное генотипирование выявило сложную динамику распространения, обусловленную такими факторами, как социально-эпидемиологические аспекты. Это способствовало применению полимеразной цепной реакции (ПЦР), которая позволила ускорить обнаружение туберкулеза. Этот метод быстрой диагностики используется для профилактики туберкулеза. Знания, полученные благодаря такому типу генотипирования, позволяют проводить селекцию сельскохозяйственных культур с целью повышения эффективности сельского хозяйства. В случае с люцерной, структура клеточной стенки была улучшена посредством селекционного разведения, ставшего возможным благодаря этому типу генотипирования. Эти методы также привели к обнаружению генов, обеспечивающих устойчивость к болезням. В пшенице был обнаружен ген Yr15, который защищает от заболевания, известного как желтая ржавчина пшеницы. Селекция по гену Yr15 предотвратила развитие желтой ржавчины пшеницы, что принесло пользу сельскому хозяйству.